Трубки и способы их крепления

Трубки поверхности теплообмена являются одним из наиболее ответственных элементов теплообменных аппаратов. В настоящее время большинство теплооб­менных аппаратов различного назначения оснащаются цельнотянутыми бесшов­ными трубками с наружным диаметром от 12 до 30 мм, изготовленными как из цветных металлов (латуни и других медно-никелевых сплавов), так и из нержаве­ющей стали. Толщина стенки трубок в большинстве случаев составляет от 1,0 до 1,5 мм, иногда применяются трубки с толщиной стенки 0,75 мм. В периферий­ных рядах трубных пучков со стороны входа пара иногда устанавливаются трубки с толщиной стенки 1,5...2,0 мм, обладающие большим запасом прочности и изно­состойкости.

Трубки меньших диаметров не находят практического применения, несмотря на то, что компактность аппаратов с уменьшением диаметра трубок возрастает. Это связано с увеличением трудоемкости изготовления и сборки, а также услож­нением очистки аппаратов в условиях эксплуатации.

Важным требованием, предъявляемым к трубкам поверхности теплообмена, является их стойкость против коррозии. Коррозия трубок — фактор, снижающий как эффективность теплообмена, так и надежность конденсатора в целом. Трубки мо­гут корродировать с двух сторон, с водяной — под воздействием охлаж­дающей воды и с паровой — под воздействием пара и конденсата. Возникающие в результате коррозии свищи и трещины приводят к попаданию охлаждающей воды в конденсат, что совершенно недопустимо для кон­денсаторов.

Одним из факторов, определяющих надежную работу конденсаторов, является обеспечение плотности и прочности соединения трубок с трубными досками. Крепление трубок в трубных досках должно быть герме­тичным и долговечным во всем диапазоне режимов работы аппаратов. Крепле­ние должно обеспечивать плавный вход охлаждающей воды в трубки во избежа­ние кавитационной эрозии концов трубок и повышенного гидравлического со­противления, хороший контакт с трубными досками для уменьшения коррозии трубок, а также легкую замену трубок без повреждения трубных досок во время ремонта.

В настоящее время широко применяются три основных типа соединений:

— вальцевание трубок в трубной доске (рис. 17, а,б);

— сварка трубок с трубной доской (рис. 17, в д);

— комбинированный (вальцевание со сваркой или сварка с последующим вальце­ванием) (см. рис. 17,е м).

Рис. 17. Способы закрепления трубок в трубных досках. 1 трубная доска, 2 трубка, 3 сварка, 4 плакирующий слой

В большинстве теплообменных аппаратов, выпускаемых отечественными за­водами, применяется один тип закрепления трубок в трубных досках — вальцева­ние. Такое крепление представляет собой прочноплотное соединение, образован­ное путем раздачи конца трубок вальцовками до прочнонапряженного контакта между стенкой трубки и стенкой отверстия в трубной доске. Вальцевание трубок производится специальным инструментом — вальцовкой.

При вальцевании трубок происходит пластическая деформация; при этом диаметры трубки (внутренний и наружный) увеличиваются, вследствие чего на по­верхности сопряжения трубки с доской возникают упругие напряжения, обеспе­чивающие прочность и плотность соединения. Для получения прочного и плотно­го вальцовочного соединения необходимо иметь определенную степень разваль­цовки:

(114)

где d₀ начальный диаметр отверстия в трубной доске;

увеличение внутреннего диаметра трубки после вальцевания;

разность диаметра отверстия в трубной доске и наружного диаметра труб­ки до вальцевания, обычно 0,2...0,4 мм в зависимости от начального диаметра.